3. Резиновые материалы. Состав, структура и свойства.

Резиновые материалы представляют собой сложную смесь компонентов, основным из которых является продукт вулканического каучука.

Резиновые материалы обладают:

1) высокой эластичностью в широких интервалах температур, т. е. способностью к осуществлению изменять форму при приложении внешних сил и восстанавливать эту форму после того, как внешняя сила будет снята; у высокоэластичных резин удлинение при растяжении достигает 700-800% при остаточном удлинении 10%;

2) хорошей вибростойкостью, т.е. способностью поглощать колебания;

3) повышенной химической стойкостью;

4) стойкостью к истиранию;

5) хорошими диэлектрическими свойствами и т.д.

Недостатком резиновых материалов являются: невысокая бензо- и маслостойкость, относительно низкая тепло и морозостойкость, склонность к старению под воздействием тепла, кислорода воздуха и света. Кроме того, являясь продуктом вулканизации (химического воздействия каучука с серой), резина содержит свободную серу, а последняя с течением времени выделяется и вызывает коррозию металлов, контактирующих с резиной.

Резиновые изделия изготавливаются из резиновых смесей, в состав которых сводят следующие компоненты: каучук, вулканизующие вещества, ускорители вулканизации, наполнители, мягчители, регенерат и красители.

Каучук- основа резиновых смесей, определяющая основные физико-химические и механические свойства резин. Содержаний каучука в смесях от 5 до 92%. В настоящее время в промышленности применяют натуральный каучук растительного происхождения и каучуки, получаемые химическим путем ( синтетические). Из синтетических каучуков наиболее распространены натрий-бутадиеновый, бутадиенстирольный, бутадиеннитрильный, силиконовый, хлоропреновый, полиизопреновый. Чистый каучук не обладает положительными свойствами, присущими вулканизованной резине.

Вулканизация- это физико-химический процесс взаимодействия каучука с вулканизующим веществом, в результате которого происходит изменение свойств каучука: он теряет пластичность, становится эластичным, увеличивается прочность, стойкость к действию химических веществ. Важнейшим вулканизующим веществом является сера. Изменяя содержание серы в составе резиновых смесей, можно получать резину с различной степенью эластичности. Так, например, для получения мягких резин в состав смеси вводят 1-3% серы; полутвердых резин- около 10%, а твердых резин (эбонита)- 30-40% серы.

Процесс вулканизации в смесях, содержащих одну серу протекает медленно ( в течение нескольких часов). Для сокращения времени вулканизации вводят химические вещества, называемые ускорителями вулканизации. В современной практике резинового производства в основном используют органические ускорители( дифенилгуанидин, альтакс, каптакс, тиурам) в количестве 1-2% веса каучука.

Наполнители- порошкообразные материалы разделяются на активные и неактивные. К активным наполнителям относятся: ламповая, газовая, форсуночная сажи, каолин, цинковые белила (окись цинка и др.). Эти вещества, вводимые в количестве 45-60%, значительно повышают прочность при разрыве, сопротивление истиранию и другие механические характеристики. Неактивные наполнители вводят главным образом для удешевления резин. В качестве неактивных наполнителей используют мел, тальк, барий и другие вещества.

Мягчители- вещества, предназначенные для облегчения перемешивания каучука с порошкообразными составляющими и придания резине мягкости. В качестве мягчителей, вводимых в количестве 2-5%, применяют вазелин, вазелиновое масло, стеарин, парафин, мазут, канифоль, дибутилфталал и др.

Противостарители применяют для предохранения резиновых изделий от старения, которое появляется в основном в результате длительной эксплуатации под действием высоких температур, солнечных лучей и механических воздействий. В качестве противостарителей применяют сложные органические вещества ( ароматические амины и диамины, продукты конденсации аминов с альдегидоэфирами и др.). В резиновых смесях они вводятся в количестве 1-2%.

Регенерат- продукт переработки старых резиновых изделий, заменяет каучук, дешевле его. В смесях, содержащих регенерат, составляющие распределяются быстрее и лучше, чем в чистом каучуке. При введении регенерата резиновые изделия значительно удешевляются, и повышается их пластичность.

Красители служат для окраски резины ( окись титана, родамин, сурик, ультрамарин и др.).